规模猪场的健康环保养殖技术系统研究与运行

1 背景与思路

规模化养猪业的发展，在大大提高养猪生产水平的同时，也带来了诸多问题，主要表现在：（ 1 ）猪肉品质安全方面，高密度饲养使疫病风险增大，尤其现行规模猪场均采用母猪繁殖、仔猪保育、大猪肥育一条龙的饲养模式，猪群一旦感染疫病，就会因母猪－仔猪－生长肥育猪的垂直感染和同一批次不同猪群间的水平感染，导致疫病连绵不断难以净化，这不仅使养猪业蒙受经济损失，还危及公共卫生安全。为了对付疾病、减少应激和刺激生长，人们常常大量使用抗生素等药物，由此产生耐药菌株和药物残留问题；（ 2 ）养殖环境污染方面，猪群高密度集中饲养，造成排污压力巨大。据测算 1 个万头猪场的年排粪量为 3800 吨，年排尿量为 1 万吨，猪场粪便冲洗后形成污水 5 ～ 12 万吨。大量氮、磷以及药物残留随粪便污水排放，造成水资源污染和土壤板结，并破坏环境微生态、降低空气质量。上述问题已成为我国养猪业持续发展的制约因素。为了解决这些问题，我们按下述框架进行了研究与实践：

关于猪肉品质安全问题，提出在净化病原、健康养猪的基础上，实施不用或限用抗生素的绿色饲养。针对规模猪场母猪繁殖、仔猪保育、大猪肥育一条龙饲养模式造成的疫病垂直感染和水平感染，近年来国际上出现了早期断奶隔离饲养技术（ Segregated Early Weaning ， SEW ）， SEW 的做法是在仔猪被动免疫失效前（在 2 ～ 3 周龄前）即实现早期断奶并远离母猪，以切断病原从母猪到仔猪的垂直感染，且在以后的生长肥育过程中，不同批次猪群彼此隔离以阻断水平感染。但 SEW 系统在我国实施，需攻克因乳制品成本高而造成的早期断奶乳猪料开发困难、因饲养密度大和疫情复杂造成的净化病原困难等。

关于环保养猪技术问题，提出 体内减污技术和体外治污技术相结合。体内减污技术，其内涵指用氨基酸平衡技术、加酶调控技术、低药残和低金属污染调控技术和生物除臭技术等开发出低氮低磷排泄、低药残低金属污染和低臭气排放的环保型饲粮。体外治污技术主要包括畜禽养殖污水处理和固体粪便生物发酵生产有机肥技术。其中需要解决污水处理过程中的沼气发酵工艺优化和沼液沼气生态循环利用，生物发酵有机肥生产的耐高温高效发酵菌剂、翻混设备及相应发酵调控技术等。 在此基础上提出 建立一个“体内减污”和“体外治污”相结合的循环经济环保养猪模式，用以推进规模化养猪场环保水平全面达到国家环保总局制定的《畜禽养殖业污染物排放标准》。

2 SEW 健康养猪技术研究与实践

2.1 SEW 猪场建设

我国和大面积推广应用 SEW 技术的养猪业发达国家存在较大的国情差异。国外地域广阔，人口稀疏，繁殖场、保育场、肥育场之间可以长距离间隔，安全运输。在我国尤其是东部沿海地区，人口密集，土地资源紧张，在有限的地理范围内分布着大量规模化养猪场，即使是在一个猪场内部实现繁殖场、保育场、肥育场的远距离隔离，也难以保证在场间不受到其它猪场来源的疫病交叉传染。因此我们的设计方案是，适当缩小繁殖、保育、肥育三区间的地理性隔离距离，辅以有效的技术性隔离措施（绿化植树，风向，消毒等），切断病原垂直传播；区内按小单元隔离设计，单元饲养容量可满足猪群全进全出要求，单元之间以建筑屏障隔离，切断病原水平传播。建成 2 个 SEW 示范猪场 —— 浙江省农科院海宁科技牧场 SEW 猪场和浙江绿嘉园牧业有限公司环保型 SEW 猪场。年出栏猪共 4 万头。猪场建成有机肥生产厂和污水处理系统，猪场于 2003 年建成投入运行。

2.2 早期断奶技术研究进展

根据我国国情，饲用乳制品价格过于昂贵，乳猪料蛋白源需采用相当一部分植物性蛋白源（主要包括全脂大豆、豆粕）但需解决抗原蛋白过敏反应问题。本项目进行了下述两条途径的研究：（ 1 ）体外灭活抗原途径 —— 膨化技术，早期断奶仔猪饲养试验表明，对照组（大豆蛋白未膨化）腹泻频率 6.95 ％，试验组（膨化全脂大豆 + 膨化豆粕）腹泻频率 2.25 ％；（ 2 ）体内保护调控途径 —— 肠粘膜保护性添加剂应用，断奶仔猪小肠粘膜组织形态学测定结果表明，在含 25 ％豆粕的大豆抗原蛋白激活型无乳制品日粮中添加肠粘膜保护性添加剂，断奶仔猪小肠粘膜结构有显著改善，十二指肠绒毛长度增加 24.25% ，隐窝深度降低 8.36% ，绒毛长度 / 隐窝深度比值提高 50 ％。同时干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维和能量消化率分别提高 3.16% 、 5.31% 、 12.75% 、 31.47% 和 3.68% 。

为了解决生产实际中的仔猪缺铁性贫血问题，研究安全高效的铁源。用 17 窝猪试验结果表明，母、仔猪分别采食以赖氨酸螯合铁和甘氨酸螯合铁为铁源的日粮，仔猪出生后即使不注射铁补针也可获得与常规补铁（硫酸亚铁＋铁补针）同样的生长发育效果，若同时辅以铁补针，则仔猪的生长速度可显著提高；仔猪最优的补铁方式是赖氨酸螯合铁辅以注射铁补针。

早期断奶产生的应激抑制仔猪免疫功能，降低仔猪的抗病能力，增加死亡率。红细胞免疫系统以分布于红细胞膜上的 C 3 b 受体（占血循环中 C 3 b 受体总数 95 ％以上）为媒介，具有清除免疫复合物、促进吞噬、提呈抗原、影响补体系统效应和细胞样作用等功能。本项研究筛选出植物源性免疫增强剂（花粉提取物），经 90 头断奶仔猪生理调控试验，使红细胞 C 3 b 受体花环率提高 84.13 ％（ P<0.05 ），显著改善了早期断奶仔猪的红细胞免疫功能，提高了仔猪的抗应激和抗病能力，饲料转化率提高 6.43% （ P<0.05 ）。

丁酸钠是一种短链挥发性脂肪酸的钠盐，除具有普通酸化剂的作用外，它还 是 肠道细胞特别是盲肠和结肠细胞的首选能量来源；能促进小肠杯状细胞的增殖， 维持肠道粘膜上皮细胞的正常形态，维护肠粘膜正常的机械屏障作用。 对 18 日龄断奶仔猪的研究表明，日粮中添加 1500ppm 丁酸钠，对断奶后 0 ～ 10 天有显著的促生长作用，采食量提高 13.5 ％，日增重提高 17.1 ％，饲料转化率提高 5.1 ％。

对上述各项技术进行集成组装，研制出分阶段早期断奶乳猪料。共 2187 头 10 ～ 14 日龄断奶仔猪进行四个批次的试验，抽测 3 个样本猪群共 262 头猪。结果表明，早期断奶仔猪 21 日龄体重与同期哺乳仔猪基本持平， 35 、 56 、 75 日龄体重均高于同期 35 日龄断奶仔猪， 14 ～ 75 日龄日增重提高 22% ～ 67% 。

2.3 SEW 养猪技术系统运行

浙江省农科院海宁科技牧场，系由位于省农科院本部的原畜牧所试验场搬迁新建。由于原猪场是按传统 “ 繁殖、保育、肥育 ” 一条龙模式建造设计的，并运行多年，多种疫病检测阳性，不宜直接从中留种作为新建 SEW 猪场的种猪群。运用 SEW 技术原理，通过早期断奶隔离饲养，从老猪场培育无特定病原猪群。 共进行 4 批试验。前 3 批试验布局：繁殖场（院本部原猪场）→保育场（距繁殖场 1 千米 之外）→肥育场（距保育场 20 千米 之外）。第 4 批试验布局：繁殖场（院本部原猪场）→保育场（距繁殖场 20 千米 之外）→肥育场（距保育场 200 米 之外）。

4 批试验母猪强化免疫接种。产前 10 天转移至彻底清洁消毒的分娩舍。产前 2 天对整幢猪舍带猪进行大消毒。 7 日龄开始补饲。仔猪均在 10 ～ 14 日龄断奶，断奶仔猪在繁育场药浴消毒后运至保育区，再经药浴消毒后进入区内。仔猪按断奶时间先后，安排在不同饲养单元。严格执行生物安全措施确保保育区饲养环境清洁。饲料按分阶段饲养体系配制，断奶后第一周喂以湿料，以后喂干粉料。

第 1 批 223 头猪试验：在仔猪 40 ～ 50 日龄进行第一次病原检测，发现阳性或可疑阳性猪同窝仔猪全部淘汰， 20 天后进行第二次检测。结果表明，猪瘟、口蹄疫、伪狂犬病、喘气病第一次检测即 100 ％阴性，得到净化，弓形虫阳性率 1.35% ，基本控制；猪繁殖与呼吸障碍综合症在第一次检测后淘汰阳性猪，剩余猪第二次检测 100 ％阴性，得到净化。第 2 、 3 、 4 批共 1905 猪试验：在仔猪 40 ～ 50 日龄进行第一次病原检测，猪繁殖与呼吸障碍综合症阳性率为 9.82 ％，于 20 天后对淘汰阳性猪后的猪群进行第二次检测，达 100 ％阴性，得到净化。通过 4 批次早期断奶和隔离饲养试验，成功构建了无特定病原种猪群，为 SEW 猪场的启动运转奠定了基础。试验同时表明，实施早期断奶隔离饲养，仔猪的生产性能有极显著的提高（表 1 ）。

表 1 不同断奶体系仔猪体重 (kg) 、成活率（％）

对健康猪群，参照农业部无公害猪肉生产的技术要求，在饲料用药和治疗用药方面严格遵守相关规定，并集成应用绿色营养调控技术，用以取代抗生素、高剂量微量元素无机盐等，解决猪肉和环境中的药物残留问题，降低金属元素对环境的污染。各项技术集成后在协作单位宁波舜大股份有限公司开发出舜大牌猪用绿色配合饲料，通过国家绿色食品生产资料认定（ LSSZ － 0304011114A ）。猪肉经浙江省畜产品质量安全检测中心检测，各项指标全部符合 NY － 2001 的标准要求。

3 规模猪场环保养殖技术研究与实践

3.1 体内减污技术

用可消化氨基酸平衡技术进氮和臭气减排：应用可消化氨基酸平衡技术配制饲粮，在绿嘉园猪场，将饲粮粗蛋白水平降低 2 个百分点，通过饲粮配方优化和添加合成氨基酸，配制较理想的可消化理想蛋白质饲粮， 200 头生长猪经过 40 天的饲养试验，生长速度和饲料转化率不仅不受影响，反而还略有改善，猪氮排泄量下降 20 ％。在浙江大学环境工程实验室自动控温控湿密闭猪舍内进行了氨基酸平衡技术减臭测定，结果表明，对照组（粗蛋白常规水平： 17.9 ％）舍内氨气和硫化氢分别为 12.7 毫克 / 千克和 0.3 毫克 / 千克、试验组（粗蛋白常规水平 15.8 ％，添加合成氨基酸，用氨基酸平衡技术配制饲粮）舍内氨气和硫化氢分别为 5.1 毫克 / 千克和 0.1 毫克 / 千克，比对照组分别降低 60 ％和 67 ％。

用酶调控技术进行氮、磷和臭气减排：（ 1 ）用高活性 β －葡聚糖酶降解大麦饲料中的抗营养因子， 160 头猪试验表明，大麦加酶环保型饲粮（大麦用量约 60% ）与玉米型饲粮相比，干物质消化率提高 4.5 ～ 8.9% 、粗蛋白消化率提高 8.5 ～ 11.9% 、能量消化率提高 4.5 ～ 8.8% ；（ 2 ）用含高活性 β －葡聚糖酶和木聚糖酶的复合酶开发麦型饲粮， 358 头猪生长试验表明，加酶麦型饲粮（大麦或小麦用量约 60% ）与玉米型饲粮相比，日增重提高 3.2 ～ 15.9% 、饲料转化率提高 0.3 ～ 10.7% ，加酶环保型饲粮的应用，在提高饲料资源利用率的同时，使粪氮排泄下降了 16 ～ 25 ％；（ 3 ）用植酸酶开发低磷排泄环保型猪饲粮，在绿嘉园猪场分别对仔猪和中猪进行试验，结果表明，饲粮中通过添加植酸酶同时降低磷酸氢钙添加量，使日增重和饲料转化率提高 1 ％～ 6 ％，经消化试验测定，粪中磷排出下降 30.2 ％～ 33.8% 。

用微生态调控剂开发低臭气排放环保型猪饲粮：试验分 4 个处理：高蛋白组、高蛋白＋微生态制剂组、低蛋白＋合成氨基酸组、低蛋白＋合成氨基酸＋微生态制剂组。其中高、低蛋白组的粗蛋白水平分别为 17.85 ％和 15.82 ％；合成氨基酸指赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸。 4 组饲料采用拉丁方设计，每组用 4 头生长肥育猪测定，每 10 天为一个轮转批次，试验期 40 天。试验在浙江大学环境工程实验室自动控温控湿密闭猪舍内进行，试验猪单间密闭控温控湿饲养，自由采食，自由饮水，分别测定各室空气质量（ Z-800( 氨气 ) 和 Z-900 ( 硫化氢 ) 便携式检测器检测）。结果表明： （ 1 ） 高蛋白＋微生态制剂组的氨气和硫化氢分别为 8.5 毫克 / 千克和 0.2 毫克 / 千克，比高蛋白对照组均下降 33 ％； （ 2 ） 低蛋白＋合成氨基酸＋微生态制剂组的氨气为 3.1 毫克 / 千克、硫化氢未检出，比低蛋白＋合成氨基酸对照组下降 39 ％以上； （ 3 ） 最佳处理组（低蛋白＋合成氨基酸＋微生态制剂组）比未处理组（高蛋白组）氨气和硫化氢的下 76 ％以上。

集成体内减污各项技术 （ 1 ） 可消化氨基酸平衡技术，通过在饲料中添加单体氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸等），同时降低饲料的粗蛋白水平，控制粪尿氮排泄和臭气排放； （ 2 ） 酶调控技术，对不同饲料原料确定不同的可溶性非淀粉多糖酶或植酸酶，用以控制粪尿氮、磷排泄和臭气排放； （ 3 ） 微生态制剂、植源性促长剂和有机微量元素调控技术，用以取代抗生素、高剂量微量元素无机盐等，解决药物残留问题，降低金属元素对环境的污染，提高饲料转化率从而降低臭气排放和粪尿污染物排泄。结果猪粪中氮排泄下降 39 ％，磷排泄下降 32 ％，臭气排放下降 76 ％以上，环保效果总体理想。

3.2 体外治污技术

粪便生物发酵有机肥生产技术集成应用： 在省农科院海宁科技牧场和绿嘉园猪场建成生物发酵有机肥料加工厂 2 个，可年处理湿猪粪 3 万吨，生产加工优质有机肥料。有机肥料厂采用浙江省农科院环境资源与土壤肥料研究所研究开发的高温堆肥生物发酵菌剂、多槽式转位旋挖翻混装置和配套的生产工艺流程，实现规模化生产，生产的发酵有机肥有机碳含量平均为 26.3% ，氮、磷、钾总量达 5.1% 以上，符合国家有机肥行业标准，总腐酸含量达 14.2% 以上。根据土壤供肥和作 物需肥特点，结合化肥利用率等因素，研制生产作物专用复混肥。猪场粪便经发酵处理后， 臭气降低，苍蝇、蚊子明显减少，有效解决了猪粪对周围环境的污染问题。

污水处理技术集成应用： 绿嘉园猪场采用 “ 废水厌氧消化生产沼气 ” 和 “ 厌氧发酵出水综合利用 ” 工艺建设污水处理系统。猪舍内采用干清粪工艺，作为固液分离的第一步措施。场区内实行清污分流、雨污分流，清水和雨水进入周边农田灌溉系统；污水经化粪池处理后进入污水处理系统统一处理。 污水先经过格栅井去除稻草等悬浮物，再经沉砂自流入集水池，泵入水力筛网进一步去除污水中的悬浮物，在水解酸化池通过水解酸化降解部分悬浮物质，提高污水的可生化性能。然后进入 800 立方米 LIPP 罐厌氧发酵。沼液经沉淀池和沼液池，再用沼液输送泵通过沼液输送管道输送到附近农田的用肥基地，贮于用肥调节池，需要时进行农灌。沼气经气水分离器、脱硫净化塔，并在计量后进入沼气贮气柜，经过阻止回火器后供使用。沼气的 2 种用途：（ 1 ）燃料，沼气可供职工食堂和锅炉的辅助能源，可用于仔猪舍的保温，也可用于附近温室的增温。（ 2 ）发电，选用柴油 — 沼气双燃料发电，对一台 75 千瓦的柴油内燃机发电机组，改装成柴油 — 沼气双燃料发电机组。测试结果：用纯柴油耗油 212.83 毫升 / 分钟，加气后耗油 43.2 毫升 / 分钟（节油 79.7% ）。

经污水处理工程运行，猪场污染物得到有效控制。将 COD 和 NH 3 -N 列为总量控制指标：（ 1 ）绿嘉园环保猪场年排放废水 27700 吨， CODcr 年发生量 166 吨（浓度为 6000 毫克 / 升），进入场区污水处理系统经处理 CODcr 年排放量控制在 11.1 吨之内，达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（ GB18596-2001 ） CODcr 低于 400 毫克 / 升排放（由省环科院实测 CODcr 274 毫克 / 升），然后排入农田；（ 2 ） NH 3 -N 年发生量 13.9 吨（浓度为 500 毫克 / 升），处理之后年排放量控制在 2.2 吨之内，达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（ GB18596-2001 ） NH 3 -N 低于 80 毫克 / 升排放（由省环科院实测氨态氮 65 毫克 / 升），排入农田。 向河道则实现零排放。

体内减臭调控技术和体外环境治理相结合，使绿嘉园猪场臭气治理取得显著 效果，由浙江省环境监测中心站实测猪场环境空气，结果为臭气浓度 22 （无量纲），低于《畜禽养殖业污染物排放标准》（ GB18596-2001 ）规定的 70 （无量纲）标准。